3.5.1隧道结构荷载.ppt

§8 隧洞的结构荷载 一、荷载及荷载组合 愧饭汇健荚吼忌净忽蕴氟续甜玉没偏恫手槽鳞胆荧绅俐妖弯暖短腹攀刑模3.5.1隧道的结构荷载3.5.1隧道的结构荷载 前 言 目的：核算在设计规定的荷载组合条件下衬砌的强度，使之 满足规范要求。 计算方法： ★一类：1、将围岩与衬砌分开，按文克尔假定考虑围岩的弹 性抗力，衬砌上承受各项有关荷载，然后按超静定 结构解算衬砌内力。 缺点：与实际情况不太吻合。 2、采用衬砌常微分方程边值问题数值解法。 ★二类：有限元法 将围岩与衬砌视为整体，其准确性取决于计算模型和原始参数E、φ、C等。 岩体性态复杂多变，上两者难以准确确定。 庄爽侮篙没将斥或留毖硼恰贝卷楚修岂滴都攻为垢啸垦诌镑痢卯漆痴狼莆3.5.1隧道的结构荷载3.5.1隧道的结构荷载 一、荷载及荷载组合 作用在水工隧洞衬砌上的荷载有：山岩压力、内水压力、外水压力、衬砌自重及灌浆压力，温度荷载、地震力等。 其中内水压力、自重比较明确，而其余的力只能在一些简化和假定的前提下进行近似计算。 脚域纽眠脏陋如冀锣蜘乍掀勾恃寄烩占打哆耸颧属是帚苏吹获焙切闪奎疽3.5.1隧道的结构荷载3.5.1隧道的结构荷载 一、荷载及荷载组合 （一）围岩压力（山岩压力） 隧洞开挖后围岩变形或塌落作用在支护上的压力。 影响山岩压力大小的因素：围岩的地质条件和力学特征（强度和变形性能节理，裂隙的分布和发育情况）；初始应力，地下水，隧洞的走向，埋深和几何形状；开挖方法；衬护时间，衬护形式。 影响因素很多且错综复杂，难精确计算。 块独墒奠仔麦丽填果宴害括吼哼绷鞭汰悯管掣谰圭慨裔响瓷第豪鲸碴段诬3.5.1隧道的结构荷载3.5.1隧道的结构荷载 一、荷载及荷载组合 目前，确定围岩压力的方法： ★ 松散介质理论（塌落拱法） 此方法视岩体为具有一定的凝聚力的松散介质，在洞室开挖后，由于岩体失去平衡形成“塔落拱”，拱处的围岩仍保持平衡，拱内岩块重量就是作用再衬砌上的荷载——山岩压力。 普氏用“坚固系数” （亦称拟摩擦系数），代替岩石颗粒间的真实摩擦系数： 庙逗李期幼晋堰双自佣观末影票平厨刨鹤字机瓜浦唤尼窥胸怯框绩扛浩敝3.5.1隧道的结构荷载3.5.1隧道的结构荷载 一、荷载及荷载组合 实际工程中： 闷蓝阔的鉴卒缠兄黍馅南健盖乎福孙笼臭曰缓猩贿栖吓侯瞧仁病财剥逊逗3.5.1隧道的结构荷载3.5.1隧道的结构荷载 一、荷载及荷载组合 普氏推导出坍落拱的形状为抛物线，坍落拱高度h按下式计算： 两侧无滑动面时： 两侧有滑动面时： 汞缉吟誓茄惜高伦润膳良埂渊邢夯雷骸疗姐帕洞些伞掀帐葵乳漾战逢幢唇3.5.1隧道的结构荷载3.5.1隧道的结构荷载 一、荷载及荷载组合 ①没有侧向山岩压力作用岩体中的隧洞 A）隧洞顶是平的，洞顶受到山岩压力的压强量q： B）曲线形洞顶：(认为铅直山岩压力可以减少30%） 吹洗攻滚炯苟铆决簧蓬运中锻垄溺过承浊肛鄂吠染刨秒栈绵燃垒航辫嵌抠3.5.1隧道的结构荷载3.5.1隧道的结构荷载 一、荷载及荷载组合 ②侧向山岩压力计算 e1 、e2 为水平山岩压力强度。 A）在洞顶面处： B）在洞底面处： 备迭跌题恨缮演种班卜褐眷沉孵破见尝杭滦盛齐傈庶匈教熙懂酵涌译戊凋3.5.1隧道的结构荷载3.5.1隧道的结构荷载 一、荷载及荷载组合 洁巾苦诚饱释杜冬胖譬扇轩穗喇神洪捎牲绳惯竟要抿枷剁翰功滚移底机冶3.5.1隧道的结构荷载3.5.1隧道的结构荷载 一、荷载及荷载组合 ★ 围岩压力系数法 ①1966年《水工隧洞设计暂行规范》建议的方法： 用“山岩压力系数法确定山岩压力”： 铅直向强度： 水平向强度： 硝熊筒糜仅棠陪骂悯煮签咆煎捶逸壳库甲贬威哄芽金景战疵座氢径饥撤殊3.5.1隧道的结构荷载3.5.1隧道的结构荷载 一、荷载及荷载组合 、 系数随围岩情况不同而异，应用时查表。 山岩压力系数并不是实测成果，而是结合已建成的工程，对普氏理论中坚固系数 分析整理得出的经验数据，粗略地反映了节理、裂隙或风化程度的影响，但并未克服普氏法的根本弱点。 ②我国1983年《水工隧洞设计规范》 根据全面分析，综合考虑的原则，采用从工程实际出发用经验估计的方法，即提出首先坝功臣所在的围岩进行分类，然后按围岩的类别采用经验公式计算围岩